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Redis 的键过期删除策略与内存淘汰机制详解

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一、键过期删除策略

Redis 通过 定期删除（Active Expire） 和 惰性删除（Lazy Expire） 两种方式结合，管理键的过期清理。

1. 惰性删除（Lazy Expire）

• 触发时机：当客户端尝试访问某个键时，Redis 会先检查该键是否过期。
• 执行逻辑：

  if key.expired?delete_key(key)return nil
  elsereturn key.value
  end
  

• 优点：
  • 对 CPU 友好，只在访问时检查，不占用额外资源。
• 缺点：
  • 内存泄漏风险：如果键长期不被访问，即使过期也会一直占用内存。

2. 定期删除（Active Expire）

• 触发时机：Redis 周期性（默认每秒 10 次）随机抽取部分过期键检查并删除。
• 执行流程：
  1. 从过期字典中随机选择 N 个键（N 由 hz 参数控制，默认 20）。
  2. 删除其中已过期的键。
  3. 如果过期键比例超过 25%，则重复步骤 1。
• 优点：
  • 减少内存泄漏概率，平衡 CPU 和内存占用。
• 缺点：
  • 仍可能残留部分过期键（依赖随机抽样）。

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二、内存淘汰机制（Eviction Policies）

当 Redis 内存达到 maxmemory 限制时，会根据配置的淘汰策略删除键，腾出空间。

1. 淘汰策略配置

在 redis.conf 中设置：

maxmemory <bytes>          # 最大内存（如 4GB）
maxmemory-policy <policy>  # 淘汰策略

2. 常见淘汰策略

策略	规则	适用场景
noeviction（默认）	拒绝所有写入操作（返回 OOM 错误），只允许读	数据绝对不允许丢失
allkeys-lru	淘汰全体键中最近最少使用（LRU）的键	热点数据集中，长期冷数据可丢弃
volatile-lru	仅淘汰设置了过期时间的键中的 LRU 键	需保留持久化数据，仅清理临时数据
allkeys-random	随机淘汰全体键	无明确访问规律时
volatile-random	随机淘汰设置了过期时间的键	临时数据可随机清理
volatile-ttl	优先淘汰剩余存活时间（TTL）最短的过期键	需要快速清理即将过期的数据
allkeys-lfu（Redis 4.0+）	淘汰全体键中访问频率最低（LFU）的键	长期冷门数据优先清理
volatile-lfu（Redis 4.0+）	淘汰设置了过期时间的键中访问频率最低的键	临时冷数据优先清理

3. 策略选择建议

• 缓存场景：allkeys-lru 或 allkeys-lfu（优先保留热点数据）。
• 混合数据：volatile-lru + 对持久数据不设过期时间。
• 严格时效性：volatile-ttl（如会话缓存）。

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三、工作流程总结

1. 写入键时：
   • 检查内存是否超限 → 若超限，触发淘汰机制。
2. 读取键时：
   • 惰性删除检查过期 → 若过期则删除。
3. 后台周期任务：
   • 定期删除抽样过期键。

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四、调优注意事项

1. 监控过期键：

   redis-cli info stats | grep expired_keys  # 查看已删除的过期键数量
   

2. 避免集中过期：
   • 大批量键设置相同过期时间会导致定期删除压力激增，应分散过期时间（如加随机偏移）。
3. LFU 优化（Redis 4.0+）：
   • 通过 lfu-log-factor 和 lfu-decay-time 调整频率计数器的灵敏度和衰减速度。

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总结

• 删除策略：惰性删除 + 定期删除互补，平衡实时性和资源开销。
• 淘汰机制：根据业务特点选择 LRU/LFU/TTL 等策略，避免内存溢出。
• 实践建议：监控内存和过期键，结合 maxmemory 和 hz 参数优化性能。